发展稀土钢前景

• 稀土在合金钢、特殊合金中作用显著。 如，东南大学材料系张忠铧等人研究 了铈对高温合金Fe-28Al性能的影响， 在二元Fe-28Al合金中加入0.15% （原子分数）的Ce可以使合金的室 温塑性提高近1倍，而且合金的屈服 强度和抗拉强度也得到明显提高。
• 我国兵器工业部包头五二研究所试制的加 稀土的不锈钢，性能优异。北京钢铁研究 总院试制的稀土耐热钢0Cr23Ni12使Ni用 量大幅降低，每吨钢比0Cr25Ni20降低成 本几千元，效果显著。含稀土的合金钢、 特殊合金钢与普通钢相比总量虽然不大， 但加稀土产生的经济效益很高，而且其稀 土用量是低合金钢中的5～10倍。这一领域 也有发展前途，可能达到几万吨水平。预 计"十五"末期年需求含稀土的管线钢7万吨， 汽车大梁钢12.8万吨，铸钢5万吨。
建筑抗裂添加剂——钢纤维
作为球化剂，稀土能中和金属中的 反球化元素，提高铸铁在高温下的机 械性能和耐磨性、韧性等改善铸铁质 量。
低硅球化剂
球化剂，稀土镁合金，稀土镁硅铁合
3.我国稀土钢的现状
– 稀土钢产量由1985年的11万吨增长到 2003年的90万吨，品种达80多个，为 国家创造巨大的经济效益和社会效益， 仅1996年到1999年，我国共生产稀土 钢239万吨，为国家新增直接经济效益 7.27亿元，间接效益36.35亿元。
我国发展稀土钢的前景
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主讲目录
1.稀土钢的历史 2.稀土钢的应用 3.稀土钢的现状 4.稀土钢存在的问题 5.发展稀土钢的意义 6.发展稀土钢的前景
1.稀土冶金简史： 稀土冶金及其应用的三个时代划分： （一）摇篮时代（1787~1949） 从发现钇土元素到现在并分离出钷，用 了153年，直到1947年参与美国曼哈顿计 划的科学家发明了用离子交换的方法分离 相邻的稀土元素，结束了稀土的摇篮时代。 1787年 瑞典军官 阿伦尼乌斯 钇 1794年 芬兰化学家 加林多 新土 1947年 马林斯基 钷
• 重轨钢： • 未来的10年，包括西部大开发在内， 我国铁路建设将有较大发展，目前重 轨年生产能力137万吨。包钢的稀土、 铌重轨通过了铁道部的鉴定，下一步 工作是实现产业化。鞍钢也给沈阳铁 路局、哈尔滨铁路局试制了上万吨该 品种钢轨，受到了好评。
• 焊接气瓶用钢：
• 太原钢铁公司在焊接气瓶用钢中，通过加稀 土提高了性能，发展势头良好，近年来，本 溪钢铁公司、攀枝花钢铁公司稀土气瓶钢的 开发也取得了可喜成绩，"十五"末期，随着" 西气东输"全国用量可达50～60万吨。
（2）从市场需求看稀土钢的发展前景 • 随着国民经济建设的发展，除了要求钢 材有高的强度和韧性外，同时还要求有 良好的耐腐蚀性能，这方面稀土能起关 键作用。稀土在提高钢材的韧、塑性、 耐热抗氧化和耐磨性方面也有重要作用， 这是稀土钢的优势，其发展前景很好。
• 耐候钢（耐大气腐蚀钢）。 • 目前稀土耐候钢年产量40万吨，主要用于 集装箱钢板，火车车箱，大桥和体育场的 栏杆，今后的应用前景非常广阔。我国集 装箱钢板年生产能力150万吨，建筑用耐候、 耐火钢特别是轻钢结构也有百万吨的潜在 市场，还有电气化铁路铁塔等，预计"十五" 末期，稀土耐候钢市场年需求量80万吨。 未来的10年，我国建筑用结构钢将由目前 的150万吨增长到700万吨，这为稀土耐候 钢的发展提供了广阔的空间。
• 我国大批量生产的稀土钢品种仅9个钢 号，稀土处理钢产量占总钢产量的比例 不到1%，而美国是5%，差距不小。稀 土在各类钢中的作用机理研究，还极不 深入，成果的权威性不大，科研经费短 缺是主要原因。
5.我国发展稀土钢的意义
• （1）对钢进行稀土处理是提高钢质简便 易行的手段 稀土处理是炉外精炼技术的一种， 稀土处理基本上不需要技术改造投入， 喂丝机设备仅几万元一台，试验成功就 可以转产。稀土既是优良的变质剂，又 是一种强效微合金元素，这是硅钙所不 能代替的。许多钢厂的实践证明，对钢 进行稀土处理，是提高钢质、发展新品 种的有效措施之一。
• 船板钢等：
– 造船用钢板是一个重要的品种，年用钢量可达 120万吨左右。稀土在903舰板钢中，对提高韧 性和耐腐蚀性能起了很好的作用，有望在民用 船板中得到推广。另外，海上采油平台和隧道 用钢筋都需要提高耐腐蚀性能，加稀土也有很 好的应用前景。
4.存在的问题
• 存在的主要问题: • 一是稀土加入工艺及设备较落后; • 二是稀土钢的品种和产量少;
• 三是稀土在各类钢中的作用机理研究还 很不深入。
• 我国稀土在钢中应用虽然取得了较大成绩，但是 钢中稀土的加入工艺和设备尚满足不了从国外引 进的炼钢和炉外精炼设备高度自动化、连续化的 要求。包钢从德国引进的大方坯、大圆坯连铸生 产线，年产量120万吨，急需解决稀土加入工艺 问题，以生产铁道部急需的稀土、铌重轨等重要 钢种；宝钢和武钢三炼钢的高拉速板坯连铸生产 线，国产的老式稀土喂丝机已不配套，需研究新 一代自动化喂丝机以解决高拉速板坯连铸稀土加 入工艺问题；还有连铸中间包稀土加入工艺问题、 稀土处理与其他炉外精炼工艺相结合的问题、小 方坯连铸稀土加入工艺问题等，都需要研究解决。
（二）启蒙时代（1950~1969） 美国学者 斯佩丁 改进离子交换工艺，制备千克级 纯净单一稀土元素 有机溶剂萃取法用于稀土粗分离 （三）黄金时代（1970~现在） 70年代后期 液—液萃取：流程短、处理量大、成 本低 中国稀土工业的崛起 稀土资源储量占世界80%， 1986年后，产量第一，出口第一，应用第二。 LaNi5储氢性能
6.我国发展稀土钢前景 （1）从稀土在钢中作用看稀土钢的发展 前景 • 武钢和东北大学测试了X65和加稀土的 X65管线钢在不同硫含量时的冲击韧性， 结果表明，即使钢中硫含量降到 0.005%，加稀土仍然能大幅度地提高 钢的冲击值。
• 北京科技大学和武钢合作，研究了超低硫钢中稀 土元素的作用，结论是，稀土在超低硫 （S<0.003%）铌钛微合金钢中仍然有净化钢质、 变质夹杂和微合金化作用，稀土固溶量可达到 10-5～10-4数量级，是一般硫含量钢稀土固溶 量的6～10倍，显著减少晶界S、P的偏聚，推迟 铌钛氮化物析出。 • 北京钢铁研究总院研究了稀土对航空用高强高韧 性16Ni10Co14Cr2Mo钢性能的影响，该钢虽然 是超低硫（0.002%～0.005%），但添加镧和铈 混合稀土后，仍使MnS、CrS夹杂物转变为稀土 硫氧化物夹杂，从而提高了钢的断裂韧性。
• 我国目前铁水预处理比为23%左右，钢水 精炼比为21%左右，绝大多数大中型钢厂 低合金钢硫含量现状，硫含量为0.01%左 右（天津钢管、宝钢及武钢除外），处于 20世纪70年代末到80年代初的水平；就是 特钢厂由于废钢质量不好，低合金钢硫含 量也是这一水平。这样的硫含量比国外现 状高数倍，仅用钙处理就不够了，需要稀 土处理工艺来彻底地控制硫化物夹杂形态， 才能保证生产优质低合金钢、合金钢，参 与国际竞争。加入WTO后，我国更需要发 展具有中国资源特色的含微量稀土的低合 金钢和合金钢。
70年代
稀土用以钢铁工业
在REFe2相中发现磁致伸缩 1986年 稀土钡铜氧系陶瓷超导体发现
2.稀土在钢铁中的应用
钢铁工业一直是使用稀土最多的领域， 稀土在钢中的加入量很少，处理工艺也 较为简单，具有费用少而作用大的效果。
稀土在钢铁中最重要的应用是作为钢 中的添加剂和作为铸铁的球化剂。
• 作为添加剂，稀土有净化、变质和微合金 化作用，可减少和改善刚中所含夹杂物的 数量、形态和组织结构，从而显著提高钢 铁的强度和韧性，提高钢的耐高温氧化性 能、热加工性能耐磨性、耐蚀性。
• 在稀土喂丝机的研制方面，包头稀土研究 院、武汉钢铁公司二炼钢厂等单位曾取得 过长足的进步。稀土丝、棒和稀土硅化物 合金、稀土硅铁包芯线产品，也较好地满 足了各钢厂发展稀土钢的需要。
稀土处理钢
• 稀土钢新品种的开发，取得了重大的成绩。 包钢（集团）公司、北京钢铁研究总院、铁 道部属科研院联合研制的稀土铌重轨，耐磨 寿命比U74、U71Mn重轨提高50%以上， 1997年通过了冶金部和铁道部的联合鉴定。 武钢在集装箱钢板的三个仿国外钢种 SS400、SPA-H、SM490A中，通过加稀 土提高了冷弯性能，增强了在国际市场的竞 争力，1996年到1999年共出口或以产顶进 46万吨，创汇1.54亿美元。
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• （2）我国的国情需要发展稀土钢 • 美国在年产1亿吨钢时，稀土钢、稀土处理钢 年产量曾接近过800万吨，我国是钢产量第一 大国，2005年钢产量将达到1.6亿吨，在这样 一个量大面广的领域，加强稀土的应用，具有 十分重大的意义。我国稀土年分离能力已达 12万吨，稀土应用量远小于生产能力。只要 国家给予科技经费支持，我国稀土钢完全可能 做大做强，倘若稀土钢年产量达到500万吨， 则每年将消耗混合稀土金属（以相对过剩的元 素镧、镨、铈为主）2500吨，这对促进我国 稀土产业的健康发展有着重要意义。